DE4446605A1 - Ventil für eine Dampfturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil für eine Dampfturbine mit ei­ nem Ventilgehäuse mit einem darin angeordneten Dichtsitz, der mit einem Dichtstück zusammenarbeitet, mit einer Ventilspindel zur Betätigung des Dichtstückes und mit einem Antrieb zur Be­ tätigung der Ventilspindel sowie ein Verfahren zum Betätigen des Ventils und die wahlweise Verwendung des Ventils als Vorventil für ein Turbinenschnellschlußventil oder als Turbinenregelven­ til.

Ventile für Dampfturbinen kommen im allgemeinen als sogenannte Schnellschlußventile sowie als Turbinenregelventile zum Einsatz, wobei im allgemeinen als Antriebe hydraulische Stellantriebe vorgesehen sind, um die erforderlichen Stellkräfte, die Stellge­ schwindigkeit und die Positioniergenauigkeit zu gewährleisten. Bei einer solchen Ausführung der Turbinenventile ist eine Regel- und Steuerölanlage unerläßlich, ebenso wie Druck- und Rücklauf­ leitungen zur Verbindung des jeweiligen Turbinenventils mit der besagten Regel- und Steuerölanlage sowie entsprechende Stellzy­ linder und Kolbenstangendurchführungen zur Betätigung der Ven­ tile.

Abgesehen von dem nicht unerheblichen gerätemäßigen Aufwand so­ wie der diesbezüglich umfangreichen Steuerung sowie der erfor­ derlichen Überwachung und Pflege besteht darüber hinaus zusätz­ lich ein Brandrisiko, wenn als Hydraulikfluid Öl zum Einsatz kommt. Um die Brandgefahr sowie den Verrohrungsaufwand an der Turbine zu verringern, sind vereinzelt bereits bei sehr großen Einheiten sogenannte Kompaktantriebe zur Ausführung gekommen. Diese Lösung kommt jedoch für kleine und mittlere Turbinenanla­ gen nicht zuletzt aus Kostengründen nicht in Betracht.

Vereinzelt sind auch pneumatische Antriebe zur Betätigung von Turbinenventilen zum Einsatz gekommen, jedoch haben sich hierbei Schwierigkeiten im Betrieb gezeigt, die auf dem unstetigen Ver­ lauf der Ventilkräfte, gerade bei größeren Ventilen, zurückzu­ führen sind.

Zur Ansteuerung der vorstehend beschriebenen Antriebe dienen überwiegend elektrische Signale aus elektrischen beziehungsweise elektronischen Turbinenregel- und Schutzeinrichtungen, so daß entsprechende Koppelglieder zwischen Elektrik einerseits und Hydraulik beziehungsweise Pneumatik andererseits unerläßlich sind.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfin­ dung ein Ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei wel­ chem derartige Koppelglieder entfallen können und gleichzeitig die anlage- und verfahrensbedingten Erfordernisse, zum Beispiel Turbinenschnellschluß, sicher eingehalten werden. Darüberhinaus soll ein Verfahren für die Betätigung eines solchen Ventils an­ gegeben werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeich­ nenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 15. Dementsprechend ist der Antrieb von einem Elektromotor gebildet, der über eine elektromagnetisch betätigte Kupplung mit der Ventilspindel zu­ sammenarbeitet und einen Kraftspeicher beaufschlagt. Damit ist der entscheidende Schritt zur "vollelektrischen" Steuerung und Regelung sowie Störfallabsicherung einer Dampfturbine vollzogen.

Dabei ist entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung der Er­ findung die elektromagnetische Kupplung mit einer Gewindebuchse verbunden, welche mit der drehfest geführten Ventilspindel zu­ sammenarbeitet und so diese axial bewegt.

Vorteilhafterweise kann die Gewindebuchse als Kugelgewindebuchse ausgebildet sein und spiel- und reibungsarm die Ventilspindel beaufschlagen. Da, wie erwähnt, die Ventilspindel drehfest ge­ führt ist, das heißt bei sich drehender Gewindebuchse lediglich axial auf- und abbewegbar ist, bedarf es keines translatorisch wirksamen Antriebs, sondern es genügt der erfindungsgemäß vorge­ sehene Elektroinotor als Antrieb, der in beide Drehrichtungen an­ steuerbar ist. Selbstverständlich ist der elektrische Antriebs­ motor mit einer Drehmomentsicherung versehen, um auf diese Weise zu verhindern, daß beispielsweise beim Schließen des Ventils das einendig an der Ventilspindel anschließende Dichtstück, zum Bei­ spiel ein Ventilkegel, sich beim Anlegen an den ihm zugeordneten Dichtsitz keinen Schaden nimmt beziehungsweise den Dichtsitz be­ schädigt.

Entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der erwähnte Kraftspeicher als Federspeicher ausgebildet, der vorzugsweise mittels Tellerfedern gebildet ist und dazu dient, im Bedarfsfalle das schnelle Schließen des Ventils herbeizufüh­ ren, indem die vom elektrischen Antriebsmotor über die elektro­ magnetische Kupplung aufgebrachte Drehhemmung infolge Entregung der elektromagnetischen Kupplung aufgehoben wird und die Spindel mitsamt dem daran angeordneten Dichtstück in axialer Bewegung gegen den Dichtsitz beaufschlagt wird.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Federspeichers ist derart vorgesehen, daß bei Betätigung der Ventilspindel durch den elek­ trischen Antriebsmotor, das heißt bei erregter elektromagneti­ scher Kupplung, die hiermit verbundene Gewindebuchse rotiert und dabei die hiermit im Eingriff befindliche Ventilspindel axial bewegt. Gleichzeitig mit dieser axialen Bewegung erfolgt die Aufladung des Kraftspeichers, indem dessen kraftspeichernde Ele­ mente, zum Beispiel Tellerfedern, zusammengepreßt werden. Sobald die herrschenden Betriebsbedingungen die Auslösung des Turbinen­ schnellschlusses erfordern, genügt es, die elektromagnetische Kupplung zu entregen, das heißt stromlos werden zu lassen, um über die Entspannung des Kraftspeichers die sofortige Schließung des Ventils herbeizuführen.

Die Stellgeschwindigkeit des elektromotorischen Antriebs ent­ spricht den geometrischen Gegebenheiten des Gewindes der Gewin­ debuchse beziehungsweise der hiermit im Eingriff befindlichen Ventilspindel in Verbindung mit dem erforderlichen Ventilhub so­ wie der Motordrehzahl. Aus diesen Gründen ist die normale Stell­ geschwindigkeit begrenzt. Sie reicht keinesfalls aus für be­ triebliche Sonderfälle wie Schnellschluß, Vollastabschaltung oder Abschaltung auf Eigenbedarf. Für derartige, extreme Anfor­ derungen bezüglich der Schließgeschwindigkeit ist die Kombina­ tion von Kraftspeicher und elektromagnetischer Kupplung vorgese­ hen. Dabei wird die mit der elektromagnetischen Kupplung verbun­ dene Gewindebuchse in Drehung versetzt, während die darin ein­ greifende Ventilspindel axial mit dem Dichtstück gegen den zuge­ ordneten Dichtsitz beaufschlagt wird.

Um hierbei eventuelle Bremseffekte infolge von Reibung möglichst gering zu halten, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Er­ findung vorgesehen, daß die Gewindebuchse in Wälzlagern geführt ist.

Ferner ist vorgesehen, daß das zur Beaufschlagung der Ventil­ spindel dienende Gewinde als Kugelgewinde ausgebildet ist. Hier­ durch wird die zwischen der Ventilspindel und der Gewindebuchse auftretende Reibung an den Gewindeflanken stark minimiert und gleichzeitig ein enges Spiel eingehalten.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Ventils als sogenanntes Vor­ steuerventil für mediumbetätigte Turbinen-Schnellschlußventile vorgesehen. Hierbei unterscheidet sich das sogenannte Vorsteu­ erventil von den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen le­ diglich dadurch, daß das Ventilgehäuse als 3-Wege-Ventil ausge­ bildet ist, dessen Dichtstück bei entregter elektromagnetischer Kupplung infolge der Beaufschlagung durch den über die Ventil­ spindel angreifenden Kraftspeicher sich aus einer Arbeitsstel­ lung in eine Ruhestellung bewegt und so den Strömungsweg für das Arbeitsmedium zur Beaufschlagung des Schließorgans des Hauptven­ tils freigibt, so daß das Hauptventil durch sein eigenes Ar­ beitsmedium in Schließstellung gebracht und gehalten wird, wäh­ rend im Normalbetrieb das dem Vorsteuerventil zugeführte Ar­ beitsmedium durch das Vorsteuerventil einem Niederdruckraum zu­ geführt wird.

Auch bei dieser Ausgestaltung kommt die Kombination von Kraft­ speicher und elektromagnetischer Kupplung zum Tragen, welche wie auch bereits bei den vorstehend beschriebenen Varianten der Er­ findung sicherstellt, daß auch bei Ausfall der elektrischen Ver­ sorgung die insbesondere für einen derartigen Betriebszustand geforderte Schnellschließung des betreffenden Turbinenventils sicher gewährleistet ist.

Andererseits ist die vergleichsweise geringe Stellgeschwindig­ keit, die vom Motor über die Gewindebuchse auf die Ventilspindel aufgebracht wird für den Öffnungsvorgang von untergeordneter Be­ deutung, da die hierbei erzielbaren Öffnungszeiten voll ausrei­ chend sind. Entsprechendes gilt für das Anfahren von definierten Zwischenstellungen, zum Beispiel für Vorwärm- und Testzwecke.

Eine weitere Einsatzmöglichkeit des erfindungsgemäßen Ventils ist seine Verwendung als Regelventil. Allerdings erfordert der Einsatz als Regelventil mehr als nur eine Erhöhung der Schließ­ geschwindigkeit. Vielmehr ist es im Hinblick auf die gewünschte Turbinenregelung erforderlich, die einzelnen Düsengruppen ge­ zielt zu beaufschlagen, so daß praktisch für jede Düsengruppe jeweils ein Regelventil vorgesehen ist, wobei für die Grundrege­ lung ein zusätzliches Regelventil dient.

Es ist nicht in jedem Fall erwünscht, die Dampfzufuhr zur Tur­ bine komplett zu unterbrechen, das heißt, sämtliche Regelventile zu schließen. Bei einem sogenannten Teillastabwurf beispiels­ weise ist es erforderlich, den Dampfmassenstrom auf mehrere Ven­ tile oder Ventilgruppen auf zuteilen und durch ein Störgrößenauf­ schaltung beziehungsweise der Verwendung einer Auswahllogik und regelabweichungsabhängiger Umsteuerungen die erforderlichen Än­ derungsgeschwindigkeiten des Dampfmassenstroms sowohl in Schließ- als auch in Öffnungsrichtung der Ventile zu erreichen.

Entsprechend diesen Überlegungen ist in einer vorteilhaften Wei­ terbildung der Erfindung, bei welcher das Ventil zum Einsatz als Regelventil vorgesehen ist und mit wenigstens einem weiteren gleichartigen Ventil kombiniert ist, der elektrische Antriebsmo­ tor sowie die elektromagnetische Kupplung eines jeden Ventils mit einer gemeinsamen elektrischen beziehungsweise elektroni­ schen Regeleinrichtung verbunden, welche die betriebsabhängigen Parameter entsprechend umsetzt.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind wenigstens fünf gleichartige Ventile vorgesehen, von denen eines zur Grundregelung dient, und die übrigen Ventile jeweils einer Düsengruppe der Dampfturbine als Lastventile zugeordnet sind. Dabei ist entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, daß bei Auslösung des Turbinenschnellschlusses jede der elektromagnetischen Kupplungen entregt wird und jedes Dicht­ stück infolge der Beaufschlagung durch den über die Ventilspin­ del angreifenden Kraftspeicher sich an seinem zugeordneten Dichtsitz anlegt und die weitere Dampfzufuhr zur Turbine unter­ bindet. Dabei kann entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Regeleinrichtung, die mit jeder elektromagne­ tischen Kupplung verbunden ist, deren Entregung hervorrufen, so daß das spontane Schließen des betreffenden Ventils herbeige­ führt wird.

Entsprechend der zugrundeliegenden Aufgabe ist ein erfindungsge­ mäßes Verfahren zum Betätigen eines Ventils mit einem elektromo­ torischen Antrieb, einer elektromagnetischen Kupplung und einem Kraftspeicher, wie vorstehend erläutert, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Kupplung erregt wird, um eine drehfe­ ste Verbindung zwischen dem elektrischen Antriebsmotor und der die Ventilspindel beaufschlagenden Gewindebuchse herzustellen, daß ferner der elektrische Antriebsmotor angesteuert wird, um die Gewindebuchse zu drehen, so daß die darin gehaltene Ventil­ spindel mitsamt daran angeordneten Dichtstück axial bewegt wird, nämlich zum Öffnen vom zugeordneten Dichtsitz abgehoben wird, daß gleichzeitig mit der axialen Bewegung der erwähnte Kraft­ speicher geladen wird. Soweit ist die Arbeitsweise des erfin­ dungsgemäßen Ventils im Normalbetriebsfall vorgesehen.

Bei Vorliegen einer der Auslösebedingungen für Turbinenschnell­ schluß oder vergleichbare besondere Betriebszustände erfolgt die Entregung der elektromagnetischen Kupplung, das heißt die Unter­ brechung deren Stromversorgung, wodurch die Drehhemmung für die Gewindebuchse gelöst wird und die Ventilspindel unter Einwirkung der aus dem geladenen Kraftspeicher freiwerdenden Axialkraft mitsamt dem daran angeordneten Dichtstück gegen den Dichtsitz des Ventils beaufschlagt wird, so daß die Dampfzufuhr zur Dampf­ turbine unterbrochen wird.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispie­ les der Erfindung sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestal­ tungen und Verbesserungen der Erfindung sowie besondere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 ein Ventil mit Antrieb im Längsschnitt,

Fig. 2 ein mediumbeaufschlagtes Schnellschlußventil mit einem 3-Wege-Ventil als Vorsteuerventil mit dem erfindungsgemä­ ßen Antrieb,

Fig. 3 eine auszugsweise Vergrößerung aus Fig. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Dampfturbine mit einzelnen Düsengruppen zugeordneten Regelventilen.

In Fig. 1 ist ein Ventil 10 für eine Dampfturbine gezeigt, das aus einem Ventilgehäuse 12 und einem Antrieb 14 besteht. Der An­ trieb 14 weist einen elektrischen Antriebsmotor 16 auf, der über eine elektromagnetisch betätigte Kupplung 18 unter Zwi­ schenschaltung einer Gewindebuchse 20 eine Spindel 22 beauf­ schlagt, an deren dem Antrieb abgewandten Seite ein als Dichtke­ gel ausgebildetes Dichtstück 24 angeordnet ist. Die Ventilspin­ del 22 ist mittels einer Verdrehsicherung 23 drehfest geführt und starr mit einem Gewindespannstück 26 verbunden, welches mit der Gewindebuchse 20 im Eingriff ist.

Die Gewindebuchse 20 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Kugelgewindebuchse mit Kugelumlauf 21 ausgebildet, um die auf die Gewindeflanken ausgeübte Reibungskraft möglichst gering zu halten. Zwischen der Gewindebuchse 20 und dem an die Spindel 22 anschließenden Bereich des Gewindespannstückes 26 ist ein Kraft­ speicher 28 angeordnet, der aus wechselweise gelegten Tellerfe­ dern 29 gebildet ist. Um die bei der Drehung der Gewindebuchse 20 unter Last auftretenden Reibungskräfte gering zu halten sind einerseits die Gewindebuchse 20 axial mit einem Wälzlager 30 an einem Ventilaufsatz 32 abgestützt und andererseits der Kraft­ speicher 28 in einem weiteren Wälzlager 34 am Gewindespannstück 26.

Die Funktionsweise des in Fig. 1 gezeigten Ventilblockes ist wie folgt. Dampf strömt dem Ventilgehäuse 12 entsprechend dem mit Bezugsziffer 36 markierten Pfeil zu, wobei die in Fig. 1 ge­ zeigte Stellung des Ventils 10 die Schließstellung ist, so daß kein Dampf zwischen dem Dichtstück 24 und dem diesem zugeordne­ ten Dichtsitz 25 in Richtung des mit 38 gekennzeichneten Pfeils hindurchströmen kann. Durch Betätigung des Antriebsmotors 16 wird über die elektromagnetische Kupplung 18 die Gewindebuchse 20 in eine gleichförmige Drehbewegung entsprechend Pfeil 40 ver­ setzt, wodurch das Gewindespannstück 26 und damit die hiermit verbundene Ventilspindel 26 entsprechend Pfeil 42 nach oben, das heißt in Richtung auf die elektromagnetische Kupplung 18 zu, be­ wegt wird. Hierdurch wird gleichzeitig der zwischen dem Gewinde­ spannstück 26 und der Gewindebuchse 20 befindliche Kraftspeicher 28, das heißt die dort angeordneten aus Tellerfedern 29 gebilde­ ten Federpakete, zusammengepreßt und der Kraftspeicher 28 auf diese Weise geladen. Hierbei wird das Dichtstück 24 vom Dicht­ sitz 25 abgehoben, so daß der linksseitig, entsprechend Pfeil 36 in das Ventilgehäuse 12 einströmende Dampf dieses durchströmt und bei Pfeil 38 verläßt.

Bei Lastabwurf und hierdurch bedingtem Turbinenschnellschluß wird die elektromagnetische Kupplung 18 ebenfalls von der Strom­ versorgung getrennt und auf diese Weise entregt, so daß die vom Kraftspeicher 28 ausgehende Axialkraft mittelbar über das Gewin­ despannstück 26 auf die Spindel 22 ausgeübt wird. Die im Normal­ betrieb auf die Gewindegänge im Gewindespannstück 26 von der drehbeweglich angeordneten Gewindebuchse 20 ausgeübte Drehhem­ mung ist aufgehoben, so daß die Gewindebuchse 20 in Rotation versetzt wird, während gleichzeitig das Gewindespannstück 26 sich entgegen der Pfeilrichtung 42 nach unten bewegt und hierbei die Spindel 22 mit dem Dichtstück 24 gegen den Dichtsitz 25 be­ aufschlagt.

Für bestimmte Positionierfälle, bei welchen eine exakte Stellung des Dichtstückes 24 einzuhalten ist, dient eine seitlich ange­ ordnete Hubmeßeinrichtung 44 mittels welcher der Stellweg der Spindel 22 exakt nachvollziehbar beziehungsweise vorgebbar ist.

In Fig. 2 ist ein mediumbeaufschlagtes Schnellschluß-Hauptventil 46 für eine nicht näher dargestellte Dampfturbine dargestellt, welches mit einem sogenannten Vorsteuerventil 48 strömungsmäßig verbunden ist. Das Vorsteuerventil 48 ist als 3-Wege-Ventil aus­ gebildet, wobei zwei Zuleitungen 50, 52 zum Hauptventil 46 ge­ führt sind und ein dritter Anschluß 54 zu einem hier nicht näher dargestellten Niederdruckraum geführt ist. Abgesehen davon, daß das Vorsteuerventil 48 ein von der Darstellung in Fig. 1 abwei­ chendes Ventilgehäuse 56 aufweist, wie ausschnittweise in ver­ größerter Darstellung im Längsschnitt in Fig. 3 gezeigt ist, be­ sitzt es prinzipiell den gleichen Antrieb 14 wie das in Fig. 1 gezeigte Ventil 10. Dementsprechend werden für gleiche Teile die gleichen Bezugsziffern verwendet.

Anhand der in Fig. 3 gezeigten ausschnittsweisen Schnittdarstel­ lung des als 3-Wege-Ventil ausgebildeten Vorsteuerventils 48 soll dessen Funktion näher erläutert werden. In der in Fig. 3 gezeigten Arbeitsstellung des Vorsteuerventils 48 ist die Ver­ bindung zwischen den Anschlüssen 50 und 52 durch das Dichtstück 24 unterbrochen, während der über den Anschluß 52 aus dem Haupt­ ventil 46 zuströmende Frischdampf über den Anschluß 54 zu einem nicht näher gezeigten Niederdruckraum entweichen kann.

Im Ansprechfall, das heißt bei Auslösung des Turbinenschnell­ schlusses, erfolgt die Entregung der elektromagnetischen Kupp­ lung 18, wodurch die Ventilspindel 22 infolge der Beaufschlagung durch den Kraftspeicher 28 in ihre Ruhelage, das heißt nach rechts, beaufschlagt wird, wodurch das Dichtstück 24 sich eben­ falls nach rechts verlagert und hierdurch einerseits die Verbin­ dung zwischen den Anschlüssen 50 und 52 herstellt und gleichzei­ tig die Verbindung zum Niederdruckraum über den Anschluß 54 ab­ sperrt. Das über die Anschlüsse 50, 52 strömende Arbeitsmedium, normalerweise Dampf, führt zum unverzüglichen Schließen des im Hauptventil 46 befindlichen, hier nicht näher dargestellten Schließorgan. Zum Öffnen dieses Schließorgans genügt es, die Verbindung zwischen den Anschlüssen 50 und 52 wieder abzusper­ ren, so daß der über den Anschluß 52 zuströmende Frischdampf wieder zum Niederdruckraum über den Anschluß 54 abströmt.

In Fig. 4 ist eine Anordnung von mehreren, nämlich insgesamt fünf Regelventilen 60, 62, 64, 66, 68 gezeigt, welche jeweils einer Düsengruppe 70, 72, 74, 76 einer schematisch im Quer­ schnitt dargestellten Dampfturbine 78 mit einem zentralen Rotor 79 zugeordnet sind. Die Wirkungsweise dieser Regelventilanord­ nung soll nachfolgend erläutert werden.

Für die einwandfreie Funktion der Regelventile ist die Erhöhung der Schließgeschwindigkeit allein nicht ausreichend, um die er­ forderlichen Funktionen auszuführen. Auch ist nicht in jedem Fall gewünscht, die Dampfzufuhr zur Turbine 78 vollständig zu unterbrechen, das heißt alle Regelventile 60 bis 68 vollkommen zu schließen, zum Beispiel im Betriebszustand Teillastabwurf.

In solchen Fällen wird es erforderlich, den Zudampf-Massenstrom auf mehrere Ventile oder Ventilgruppen aufzuteilen und durch Störgrößenaufschaltung beziehungsweise Verwendung einer Auswahl­ logik und regelabweichungsabhängiger Umsteuerungen die erforder­ lichen Änderungsgeschwindigkeiten für den Dampfmassenstrom sowohl in Schließrichtung als auch in Öffnungsrichtung einzuhal­ ten. Da in den meisten Betriebszuständen eine voll ausgesteuerte erste Düsengruppe für die Eigenbedarfsleistung zu einer Überbe­ anspruchung der Regelradschaufel führen würde, sind im vorlie­ genden Fall fünf Regelventile 60 bis 68 vorgesehen, wobei die erste Düsengruppe 70 mit zwei Ventilen 60, 62 versorgt wird. Das erste Ventil 60 ist hierbei für die Dampfmenge entsprechend der Eigenbedarfsleistung ausgelegt, während das zweite Ventil 62 für die Restdampfmenge zur Vollaussteuerung der ersten Düsengruppe 70 dient. Die drei übrigen Ventile 64, 66, 68 sind in bekannter Weise auf die zugeordneten Düsengruppen 72, 74, 76 abgestimmt.

Beim Anfahren der Turbine 78 wird über eine Auswahllogik sicher­ gestellt, daß nur das erste Ventil 60 von einem hier nicht näher dargestellten Turbinenregler angesteuert werden kann, solange der ebenfalls nicht dargestellte Generator, der von der Turbine 78 beaufschlagt wird, nicht mit dem Versorgungsnetz synchroni­ siert ist. Hierdurch wird erreicht, daß die Anlaufzeit der Tur­ bine vergrößert wird und mit der normalen Motorstellgeschwindig­ keit der hier vorgesehenen Stellantriebe 14 eine zufriedenstel­ lende Drehzahlregelung der Turbine 78 realisiert werden kann. Nach dem Synchronisieren der Turbine 78 wird ihre Drehzahl von der Netzfrequenz bestimmt und die weitere Belastung und gegebe­ nenfalls später erforderliche Lastmanöver erfolgen vergleichs­ weise langsam, so daß die normale Motorstellgeschwindigkeit des Antriebs 14 völlig ausreicht.

Bei Lastabwurf, das heißt bei einer Trennung vom Netz, zum Bei­ spiel wegen Eigenbedarf, erfolgt mittels Signal von einem hier nicht gezeigten Leistungsschalter-Hilfskontakt die Entregung der an den Antrieben 14 der Ventile 62, 64, 66, 68 befindlichen Ma­ gnetkupplung, das heißt die Unterbrechung deren Stromversorgung, was spontan zum Schließen dieser Ventile 62, 64, 66, 68 führt. Hierdurch kann eine ansonsten starke Drehzahlüberhöhung sicher vermieden werden. Das für die Eigenbedarfsversorgung vorgesehene Ventil 60 hat hierbei bereits die richtige Position und der Drehzahlregler für die Turbine kann nun über das Eigenbedarfs­ ventil 60 die Feinregelung übernehmen.

Sollte eine Vollastabschaltung erforderlich werden, zum Beispiel durch Öffnen des Generatorschalters, muß zusätzlich zu den Last­ ventilen 62, 64, 66, 68 auch das Eigenbedarfsventil 60 schnell­ stens geschlossen werden, so daß der Drehzahlregler der Turbine 78 seine Funktion bei zunächst geschlossenem Eigenbedarfsventil 60 aufnimmt.

Sollten während des Normalbetriebs Umstände auftreten, die wegen der relativ niedrigen Motorstellgeschwindigkeit der Antriebe 14 der Regelventile 60, 62, 64, 66, 68 zu einer Regelabweichung führen, die größer ist als mit dem Eigenbedarfsventil 60 aufge­ fangen werden kann, ist eine Umschaltung der Ventile 60 bis 68 von serieller Ansteuerung auf parallele Ansteuerung einzelner oder aller fünf Ventile vorgesehen. Hierdurch kann die Ände­ rungsgeschwindigkeit für den Dampfmassenstrom bis zum Fünffachen erhöht werden, so daß die aufgetretene Regelabweichung sehr schnell wieder kompensiert wird und die Turbinendrehzahl in den Normalbereich zurückkehrt. Nun kann wieder auf die serielle Steuerung zurückgestellt werden. Ebenso kann bei einer Regelab­ weichung, die in Schließrichtung wirkt, die Magnetkupplung an den in Frage kommenden Antrieben entregt werden, um das betref­ fende Regelventil schnell zu schließen.

Bei Gleitdruckturbinen ohne vorgeschaltete Düsengruppen ist die Vorgehensweise entsprechend, wobei jedoch anstelle eines Eigenbedarfsventils sinnvoller Weise zwei unterschiedlich große Ventile vorgesehen werden, deren eines auf abgesenkte und das andere auf maximale Frischdampfdaten abgestimmt sein könnte.

Vorteilhafterweise können die vorbehandelten Ventilantriebe auch bei Umleit- und Reduzierventilen eingesetzt werden und zwar sowohl auf der Dampfseite als auch auf der Wasserseite, wenn bei Ausfall der Hilfsenergie eine Sicherheitsstellung selbsttätig erreicht werden muß.

Darüberhinaus kann vorgesehen sein, daß mit Hilfe von Pufferbat­ terien für die Versorgung der Elektromagnetkupplung Kurzzeitun­ terbrechungen der Motorspannung beziehungsweise der Stromversor­ gung ohne Abschaltung der Turbine überbrückt werden können. Bei Parallelbetrieb resultiert hieraus eine Erhöhung der Verfügbar­ keit ohne Einschränkungen für die Sicherheit der Turbine.

Claims (18)

1. Ventil für eine Dampfturbine (78) mit einem Ventilge­ häuse (12) mit einem darin angeordneten Dichtsitz (25), der mit einem Dichtstück (24) zusammenarbeitet mit einer Ventilspindel (22) zur Betätigung des Dichtstückes (24) sowie mit einem An­ trieb (14) zur Betätigung der Ventilspindel (22), dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Antrieb (14) von einem Elektromotor (16) gebildet ist, der über eine elektromagnetisch betätigte Kupplung (18) mit der Ventilspindel (22) zusammenarbeitet und einen Kraftspeicher (28) beaufschlagt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Kupplung (18) mit einer Gewindebuchse (20) verbunden ist, welche mit der drehfest geführten Ventilspindel (22) zusammenarbeitet und so diese axial bewegt.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindebuchse (20) als Kugelgewindebuchse ausgebildet ist und spiel- und reibungsarm die Ventilspindel (22) beaufschlagt.

4. Ventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kraftspeicher (28) als Federspeicher aus­ gebildet ist.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher (28) mittels Tellerfeder (29) gebildet ist.

6. Ventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ventilspindel (22) und das Dichtstück (24) miteinander verbunden sind.

7. Ventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ventil (10) als Schnellschlußventil vorge­ sehen ist, dessen Dichtstück (24) bei entregter elektromagneti­ scher Kupplung (18) von dem über die Ventilspindel (22) angrei­ fenden Kraftspeichern (28) gegen den zugeordneten Dichtsitz (25) beaufschlagt wird.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventil als Vorsteuerventil (48) für ein medi­ umbetätigtes Schnellschluß-Hauptventil (46) vorgesehen ist.

9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (48) als 3-Wege-Ventil ausgebildet ist, dessen Dichtstück (24) bei entregter elektromagnetischer Kupplung (18) infolge der Beaufschlagung durch den über die Ventilspindel (22) angreifen­ den Kraftspeicher (28) den Strömungsweg für das Arbeitsmedium zur Beaufschlagung eines Schließorgans im Hauptventil (46) frei­ gibt.

10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ventil zum Einsatz als Regelventil vorge­ sehen ist und mit wenigstens einem gleichartigen Ventil kombi­ niert ist.

11. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Antriebsmotor (16) sowie die elektromagnetische Kupplung (18) eines jeden Ventils mit einer gemeinsamen elektri­ schen oder elektronischen Regeleinrichtung verbunden ist.

12. Ventil nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß wenigstens fünf gleichartige Ventile (60, 62, 64, 66, 68) vorgesehen sind, von denen ein Ventil (60) zur Grundregelung dient und die übrigen Ventile (62 bis 68) jeweils einer Düsengruppe (70 bis 76) der Dampfturbine (78) als Lastven­ tile zugeordnet sind.

13. Ventil nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit Auslösung des Turbinenschnellschlusses jede der elektromagnetischen Kupplungen (18) entregt ist und je­ des Dichtstück (24) infolge der Beaufschlagung durch den über die Ventilspindel (22) angreifenden Kraftspeicher (28) sich an seinem zugeordneten Dichtsitz (25) anlegt und die weitere Dampf­ zufuhr zur Turbine (78) unterbindet.

14. Ventil nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Regeleinrichtung bei Turbinenschnellschluß die Entregung jeder elektromagnetischen Kupplung (18) hervor­ ruft.

15. Verfahren zum Betätigen eines Ventils mit einem elek­ tromotorischen Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zunächst die elektromagnetische Kupp­ lung (18) erregt wird, um eine drehfeste Verbindung zwischen dem elektrischen Antriebsmotor (16) und der Gewindebuchse (20) her­ zustellen, daß weiter der elektrische Antriebsmotor (16) ange­ steuert wird, um die Gewindebuchse (20) zu drehen, so daß die darin gehaltene Ventilspindel (22) mitsamt daran angeordneten Dichtstück (24) relativ zum zugeordneten Dichtsitz (25) axial bewegt wird, daß gleichzeitig mit der axialen Bewegung der Spin­ del (22) der Kraftspeicher (28) geladen wird, daß bei Vorliegen eines besonderen Betriebszustandes, zum Beispiel erforderliche Auslösung des Turbinenschnellschlusses, die elektromagnetische Kupplung (18) entregt wird, daß hierdurch die Drehhemmung für die Gewindebuchse (20) gelöst ist und unter Einwirkung der aus dem geladenen Kraftspeicher (28) freiwerdenden Axialkraft die Ventilspindel (22) mitsamt dem daran angeordneten Dichtstück (24) gegen den Dichtsitz (25) beaufschlagt wird, so daß die Dampfzufuhr zur Dampfturbine (78) unterbrochen ist.

16. Verwendung eines Ventils nach einem der Ansprüche 1 bis 14 als Turbinenschnellschlußventil.

17. Verwendung eines Ventils nach einem der Ansprüche 1 bis 14 als Vorsteuerventil für ein mediumbetätigtes Turbinenschnell­ schlußventil.

18. Verwendung eines Ventils nach einem der Ansprüche 1 bis 14 als Turbinenregelventil.